秒闪电路设计.doc

1、浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计数理与信息工程学院课 程 设 计题 目： 基于单片机电子显示屏 专 业： 计算机科学与技术（专升本） 班 级： 056 班 姓 名： 王高鋆 学号： 05191139 指导老师： 余水宝 ( 2006.6 )浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计目 录第 1 节 引 言3 1.1 概述31.2 设计任务3第 2 节 系统的硬件构成及功能42.1 MCS-51 系 列 单 片 机 42.2 MCS-51 系 列 单 片 机 引 脚 62.3 系 列 单 片 机 最 小 系 统 最 低 配 置 72.4 点 阵 知 识 8第 3 节 LED 点阵显示数据编码1

2、03.1 5X7 点阵显示数据编码 103.2 16X16 点阵显示数据编码 12第 4 节 串 行 接 口 芯 片 134.1 串 行 接 口 芯 片 74HC595134.2 硬 件 电 路 图 15第 5 节 源程序16结束语20参考文献 21浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计第 1 节 引 言1.1 概 述随着人们生活环境的不断改善和美化, 在许多场合可以看到彩色霓虹灯。L ED 彩灯由于其低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用, 用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上式样的 L ED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现, 电路结构复杂、功能单一, 这样一

3、旦制作成品只能按照固定的模式闪亮, 不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多，电路复杂，功率损耗大而且样式单调，缺乏用户可操作性。影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.2 本设计任务本文提出了一种基于 A T 89C51 单片机的彩灯控制方案, 实现对 L ED 彩灯的控制。本方案以 A T 89C51 单片机作为主控核心, 与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有 8 个按键和 5 位七段码 LED 显示器, 根据用户需要可以编写若干种亮灯模式,利用其内部定时器 T0 实现一个基本单位时

4、间为 5m s 的定时中断, 根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。随着大规模集成电路的出现和发展，芯片生产厂家把中央处理器CPU（Central Processing Unit） ，随机存取内存 RAM（Random Access Memory） ，只读存储器 ROM（Read Only Memory） ，定时器/计数器以及I/O（Input/Output）接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片（硅片）上，形成芯片级计算机，称为单片微型计算机（single chip microcomputer） ，直译为单片机。虽然单片机只是一

5、个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微机系统的含义，又 称 微 型 处 理 部 件 MCU（ Micro Controller Unit） ,单片机商品名称为微控制器单元。单片机具有优异的性能价格比、体积小、可靠性高、控制功能强，广泛应用在智能仪表、机电一体化、实时过程控制、机器人、家用电器、模糊控制、通信系统等领域。本文详细介绍了基于 AT89S51 单片微型计算机电浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计子显示屏的硬件设计与软件编程。第 2 节 系统的硬件构成及功能2.1 MCS-51 系 列 单 片 机 :根据单片机能够一次处理的数据的宽度（二进制位数） ，单片机分为 1 位机、4 位机

6、、8 位机、16 位机、32 位机。目前，应用最广的产品是 8 位单片机，其中又属 Intel 公司出品的 MCS-51系列单片机应用最广。MCS-51 系列单片机已经成为事实上的工业标准，其内部包 含 如 下 功 能 部 件 ：（ 1） 一个 8 位的中 央 处 理 器 CPU，完 成 运 算 和 控 制 功 能 ；（ 2） 一 个 片 内 振 荡 器 及 时 钟 电 路 ， 外 接 石 英 晶 体 和 微 调 电 容 需 外 接 ，为 单 片 机 产 生 时 钟 脉 冲 序 列 ， 系 统 允 许 的 晶 振 频 率 0 33MHz；（ 3） 256B RAM 数 据 存 储 器 ， 前

7、128 单 元 作 内 部 数 据 存 储 器 ， 可 擦 写 的数 据 ， 后 128 单 元 为 专 用 寄 存 器 。（ 4） 两 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 ， 以 实 现 定 时 或 计 数 功 能 ， 并 以 其 定 时或 计 数 结 果 对 计 算 机 进 行 控 制 。（ 5） 可 寻 址 的 64KB 外 部 数 据 存 储 器 以 及 控 制 电 路 。（ 6） 可 寻 址 的 64KB 外 部 程 序 存 储 器 以 及 控 制 电 路 。（ 7） 21 个 特 殊 功 能 寄 存 器（ 8） 32 条 可 编 程 的 I/O 线 (四 个 8 位 I/O 并

8、 行 端 口 )浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计（ 9） 一 个 可 编 程 全 双 工 串 行 口 ， 可 作 全 双 工 异 步 通 信 收 发 器 使 用 ,实现 单 片 机 和 其 它 设 备 之 的 串 行 资 料 传 送 ； 也 可 作 为 同 步 移 位 器 使用（ 10） 五 个 中 断 源 ,外 中 断 2 个 ,定 时 /计 数 中 断 2 个 ,串 行 中 断 1 个 ；两 个 优 先 级 ， 全 部 中 断 分 为 高 级 和 低 级 共 两 个 优 先 级 。（ 11） 根 据 内 部 程 序 存 储 器 ROM 多 少 ， MCS-51 系列主要芯片与差异80

9、31 片内无 ROM8051 片 内 4K 掩 膜 ROM8751 片 内 4K 紫 外 线 可 擦 除 可 编 程 程 序 存 储 器 ， EPROM89C51 片 内 4K 电 可 擦 除 可 编 程 程 序 存 储 器 ， FLASH EEPROM89S51 片 内 4K 电 可 擦 除 可 编 程 程 序 存 储 器 ， FLASH EEPROM， 支持 ISP89S52 片 内 8K 电 可 擦 除 可 编 程 程 序 存 储 器 ， FLASH EEPROM， 支持 ISP浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计2.2 MCS-51 系 列 单 片 机 引 脚 :MCS-51 系 列

10、 单片机是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，如下图。a.外 形 图 b.引 脚 图图 1 MCS-51 系 列 单片机图浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计2.3 MCS-51 系 列 单 片 机 最 小 系 统 最 低 配 置 :MCS-51 系 列 单 片 机 最 小 系 统 是 指 单 片 机 要 工 作 所 必 须 保 证 的 最 低 配 置 ，如 图 ：浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计2.4 点 阵 知 识 :采用 8*8 点阵显示汉字：如果亮用 1 表示、暗用 0 表示，共 8*8=64 个LED，用 64 个二进制表示， 64/8=8 个字节，即每个字需要 8 个

11、字节记录。采用 16*16 点阵显示汉字：如果亮用 1 表示、暗用 0 表示，共16*16=256 个 LED，用 256 个二进制表示，256/8=32 个字节，即每个字需要 32个字节记录。浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计LED 点阵显示器结构浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计第 3 节 LED 点阵显示数据编码3.1 5X7 点阵显示数据编码浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计3.2 16X16 点阵显示数据编码浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计第 4 节 串 行 接 口 芯 片单 片 机 应 用 系 统 中 除 了 CPU、 内 存

12、 ， 外 部 设 备 也 是 必 不 可 少 的 。 外 部 设备 与 外 部 设 备 之 间 、 外 部 设 备 与 CPU 之 间 的 工 作 电 压 和 工 作 速 度 并 不 一 定 相同 。 于 是 出 现 了 CPU 与 外 部 设 备 连 接 、 匹 配 问 题 ， 不 同 的 外 部 设 备 硬 件 接 口电 路 、 涉 及 到 的 软 件 程 序 都 相 应 改 变 。计 算 机 接 口 技 术 就 是 研 究 CPU 与 外 部 设 备 、 外 部 设 备 与 外 部 设 备 之 间 最佳 匹 配 的 一 门 学 科 。 MCS51 单 片 机 共 有 32 个 I/O 口

13、 ， 都 是 双 向 口 ， 可 以 作 输入 口 也 可 以 作 输 出 口 使 用 。 32 个 I/O 口 划 分 为 4 个 8 位 的 并 行 I/O 口 ， 从0 开 始 编 码 ， 分 别 称 为 P0、 P1、 P2、 P3， 在 单 片 机 内 部 数 据 存 储 器 中 的 地 址分 别 为 0x80、 0x90、 0xA0、 0xB0， 具 有 字 节 寻 址 和 位 寻 址 功 能 。作 为 字 节 寻 址 时 ， 一 次 性 可 以 输 出 或 输 入 8 个 二 进 制 数 据 并 行 口 。作 为 位 寻 址 时 ， 一 次 性 只 能 输 出 或 输 入 1 个

14、 二 进 制 位 信 息 串 行 口 。 当 外部 设 备 比 较 多 时 ， 引 脚 不 够 用 ， 需 要 用 接 口 芯 片 进 行 扩 展 。浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计4.1 串 行 接 口 芯 片 74HC595:引 脚 图内 部 结 构 图浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计真 值 表输 入 引 脚G SCLR SI SCK RCK功 能 备 注* G=1, 输 出 禁 止 ； G=0,输 出 允 许* 为 0 清 除 所 有 移 位 寄 存 器 中 数 据* 二 进 制 数 据 输 入 引 脚0-1 SI 数 据 进 入 第 一 个 移 位 寄 存 器0-1 移 位

15、 寄 存 器 数 据 进 入 输 出 寄 存 器一 般 使 用 时G 接 地 线SCLR 接 电 源4.2 硬 件 电 路 图 :本 电 路 采 取 6 个 74HC595， 两 个 控 制 行 ， 4 个 控 制 列 。74HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA 15QB 1QC 2QD 3QE 4QF 5QG 6QH 7SDO 9VDD16GND8U274HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA 15QB 1QC 2QD 3QE 4QF 5QG 6QH 7SDO 9VDD16GND8U374HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK

16、11QA 15QB 1QC 2QD 3QE 4QF 5QG 6QH 7SDO 9VDD16GND8U4 74HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA 15QB 1QC 2QD 3QE 4QF 5QG 6QH 7SDO 9VDD16GND8U5VCCGND74HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA 15QB 1QC 2QD 3QE 4QF 5QG 6QH 7SDO 9VDD16GND8U6 74HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA 15QB 1QC 2QD 3QE 4QF 5QG 6QH 7SDO 9VDD16GND8U7S

17、CKRCKSDIL24L25L26L27L28L29L30L31L16L17L18L19L20L21L22L23L8L9L10L11L12L13L14L15L0L1L2L3L4L5L6L7VCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKH1H2H3H4H5H6H7H0SDO12345JP2H8H9H10H11H12H13H14H15L0L31 L7L8 L15L16 L23L24浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计第 4 节 源 程 序ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV R0,#00

18、HLOOP1: MOV R1,#00HLOOP2: MOV A, R0MOV B, #6MUL ABADD A,R1MOV DPTR,#TAB00MOVC A,A+DPTRCALL DISPLAY INC R1浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计CJNE R1,#06H,LOOP2 ;每 行 数 据 的 个 数CLR P1.1SETB P1.1 ;01 时 ， 输 出 并 行 数 据CALL DELAYINC R0CJNE R0,#14H,LOOP1 ;共 有 几 行 数 据JMP MAIN;输 出 一 个 字 节 的 程 序DISPLAY: MOV R2,#00HDISLOOP: RLC

19、AMOV P1.0,CCLR P1.2SETB P1.2 ;01 时 ， 数 据 串 行 移 位INC R2CJNE R2,#08H,DISLOOP ;1 个 字 节 等 于 8 个 二 进 制RET浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计;延 时 程 序DELAY: MOV R5,#3DEL01: MOV R6,#200DEL02: MOV R7,#250DEL03: DJNZ R7,DEL03DJNZ R6,DEL02DJNZ R5,DEL01RETTAB00: DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 00H, 00H ;全 亮DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H,

20、00H ;全 暗DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 00H, 00H ;全 亮DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H ;全 暗TAB01: DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0feH ;第 0 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0fdH ;第 1 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0fbH ;第 2 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0f7H ;第 3 行 亮浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0

21、efH ;第 4 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0dfH ;第 5 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0bfH ;第 6 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,07fH ;第 7 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0feH,0ffH ;第 8 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0fdH,0ffH ;第 9 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0fbH,0ffH ;第 A 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0f7H,0ffH ;第 B 行 亮D

22、B 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0efH,0ffH ;第 C 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0dfH,0ffH ;第 D 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0bfH,0ffH ;第 E 行 亮DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,07fH,0ffH ;第 F 行 亮END浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计结束语：通过这次课程设计，我开始了解单片机的一些相应的周边知识。单片机是一门实践性很强的课程，光光一个单片机并不能发挥什么作用，必须要和其它的芯片一起才能最大可能的发挥它的各种各样的功能。为了做这个课程设计我查阅了不少单片机的资料

23、，图书馆关于单片机的书基本上都被我们班同学借光了。上网查找相应的资料，某些地方不大明白就上网向别人请教。最后完成了这篇课程设计。在这次设计的过程中，软件编程是比较难的环节，因为用的是汇编语言，汇编语言是低级语言，不像高级语言哪么直观，算法的实现也比较困难，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，才能实现 LED 灯的相应的功能，在编程上需要花大量的时间在里面。我决定以后要多看看编程方面的书，做出更好的设计。浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计参考资料：1、 张有德，单片微型机，复旦大学出版社，200062、 蔡美琴，MCS-51 系列单片机系统及应用，高等教育出版社，1981.123、 何力明，MCS-51 系列单片机应用系统设计，北航出版社,1998.114、 李广第，单片机基础，北京航空航天大学出版社，1994.65、 周航慈，单片机应用程序设计，北京航空航天大学出版社，1991.86、 张有得.涂时亮.赵志英，实用子程序及其应用，复旦大学出版社，1988.37、 戳生辉等，单片机原理及其应用，西安电子科技大学出版社，19888、 何立民，MCS-51 系列单片机应用系统设计-系统配置与接口技术，航空航天大学出版社 1900